Терехин. Учебное пособие

ȼɪɟɦɹ, ɫ

Рис. 4.50. Результаты моделирования управления частотой вращения при различных способах реализации инвертора (пуск под реактивной нагрузкой на большую скорость с последующим сбросом нагрузки, реверс без нагрузки)

Напомним, что разработка и исследования контуров тока, потока и скорости проведены без учёта внутренних возмущений, действующих при работе привода, но были выполнены все условия для исключения их влияния.

4.6. Имитационное моделирование структуры электропривода переменного тока с векторным управлением

4.6.1.Моделирование в Simulink при реализации инвертора

сширотноGимпульсным управлением

Теоретическая часть, связанная с математическим описанием асинхронного двигателя в режиме векторного управления и разработ кой структуры, представлена в подразделе 4.2. Используем структуру, представленную на рис. 4.2, для реализации модели асинхронного дви гателя AKZ в схеме на рис. 4.51.

241

Схемы моделей, показанных на рис. 4.51 и 4.52, содержат контуры тока, потока и скорости с теми параметрами, которые были определе ны при оптимизации и исследованиях в подразделах 4.3–4.5.

Основная цель данных исследований убедиться в том, что спроек тированные контуры в условиях действия внутренних возмущений, связанных с работой двигателя, выполняют функции стабилизации то ка: заданные токи по осям х и у не зависят от поступающих возмуще ний.

Задание частоты вращения осуществляется двумя блоками Speed1 и Speed2 путём подачи напряжения от 0,01 до 10 В. Управление часто той вращения двигателя начинается после окончания переходного про цесса в контуре потока 0,02 с. В соответствии с выбранным коэффици ентом обратной связи по скорости задающему напряжению 10 В соот ветствует частота вращения 100 1/с.

Задание нагрузки производится блоками Moment1 и Moment2 в на туральных единицах (Н.м), так как модель вычисляет электромагнит ный момент в Н.м. Характер момента определяется индексом входа: TL – реактивный момент сопротивления, Та – активный.

Магнитный поток задаётся блоком Flux и задан значением 8 В, что соответствует, при выбранном коэффициенте обратной связи, 0,8 Вб.

242

Рис. 4.53. Результаты моделирования пуска и реверса на 0,1 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов

Проведём исследование привода на минимальной частоте враще ния с воздействием реактивного момента сопротивления номинально го значения 7,66 Н.м. Результаты моделирования представлены на рис. 4.53 и 4.54. Различие в результатах на рис. 4.53 и 4.54 в очерёдности наложения и сброса нагрузки.

Выводы:

•поток сохраняет заданное значение при воздействии возмущений со стороны работающего двигателя;

•двигатель пускается и реверсируется с нагрузкой и без неё, разви вая среднюю скорость ±0,1 1/с. При сбросе нагрузки привод раз вивает скорость 1,307 1/с, которая восстанавливается за время ме нее 0,02 с. При увеличении нагрузки скорость падает до нулевого уровня и восстанавливается за время около 0,03 с. Время реверса под нагрузкой сравнительно большое 0,07 с;

•пульсации потока заметно не проявляются в связи с большой по стоянной в контуре потока;

•пульсации момента около 3 Н.м, пульсации частоты вращения за метны, но их можно не учитывать;

•все задания отработаны чётко.

244

Рис. 4.55. Результаты моделирования пуска и реверса на 50 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов

Рис. 4.56. Результаты моделирования пуска и реверса на 50 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов

246

•однако, несмотря на указанные замечания, электропривод можно эксплуатировать, так как частота вращения отрабатывается без по грешностей;

•следует отметить, что полученные переходные характеристики при «большом» управлении достигнуты в результате подбора уровней

ограничения интеграторов всех регуляторов. Уровень ограничения подбирался при максимальном возмущении по нагрузке 7,66 Н.м. Чтобы убедиться в правоте этих утверждений, необходимо прове сти моделирование с уровнями ограничения интеграторов ±10 В.

Для демонстрации работоспособности привода, при задании ско

рости ±100 1/с, проведено моделирование при задающем воздействии ±10 В. Результаты моделирования представлены на рис. 4.57, 4.58.

В заключение исследования влияния внутренних возмущений на контуры токов и реализации инвертора с широтно импульсным упра влением делаем вывод о пригодности разработанной структуры для реализации электропривода.

Рис. 4.57. Результаты моделирования пуска и реверса на 100 1/с с учётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов

247

Рис. 4.58. Результаты моделирования пуска и реверса на 100 1/с

сучётом внутренних возмущений, поступающих на контуры токов

4.6.2.Моделирование в Simulink при реализации инвертора

срелейным управлением

Теоретическая часть, связанная с математическим описанием асинхронного двигателя в режиме векторного управления и разработ кой структуры, представлена в подразделе 4.2. Используем структуру, представленную на рис. 4.3, для реализации модели асинхронного дви гателя AKZ в схеме на рис. 4.59.

Схемы моделей, показанных на рис. 4.59 и 4.60, содержат контуры тока, потока и скорости с теми параметрами, которые были определе ны при оптимизации и исследованиях в подразделах 4.3–4.5.

Основная цель данных исследований убедиться в том, что спроек тированные контуры в условиях действия возмущений, связанных с ра ботой двигателя, выполняют функции стабилизации тока: заданные то ки по осям х и у не зависят от поступающих возмущений.

Результаты моделирования показаны на рис. 4.61–4.66. Выводы принципиально не отличаются от сделанных в п. 4.6.1. Принципиальным отличием является полная компенсация внутренних возмущений на кон тур тока по оси ISy. Пусковой момент остаётся неизменным по значению при пуске и реверсе. Исследованная структура пригодна для практической реализации, работа инвертора с частотой более 3000 Гц не зафиксирована.

248

Рис. 4.59. Схема модели электропривода с векторным управлением (инвертор с релейным управлением) (Fig 4_59)